热加工复习题

1、河 南 理 工 大 学 材 料 12 级金 属 一 班热加工复习资料名词解释1塑性：指材料在载荷作用下产生塑性变形而不断裂的能力，常用的指标有两个：伸长率和断面收缩率。2 强度：材料在载荷作用下，抵抗变形和断裂的能力，常用的金属材料的强度指标有屈服强度(s)和抗拉强度(b) 。3 硬度：材料局部表面抵抗其它物体压入变形的能力，最常用的指标：布氏硬度(HBS、HBW)，洛氏硬度(HRA、HRB、HRC)，维氏硬度(HV)。4.疲劳强度：材料抵抗交变载荷的作用而不断裂的能力，常用的指标：疲劳强度(-1)。5晶体：物体内部的原子(或分子)在三维空间中，按一定规律作周期性排列的固体。非晶体：物体内部的

2、原子呈散乱分布6 单晶体: 晶体是由一个晶格排列方位完全一致的晶粒组成。 晶体具有各向异性。7 多晶体：晶体是由许多颗晶格排列方位不相同的晶粒组成。 晶体具有各向同性。8 金属的结晶：晶体物质由液态转变成固态的过程，也指物质中的原子由近程有序排列向远程有序排列的过程。9 合金：由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素，通过熔炼后所获得的具有金属特性新的物质。10组元：组成合金的最基本的独立物质，如Fe、Fe3C。11合金系：由两个或两个以上组元按不同比例所配制成的一系列不同成分的合金。12 相：化学成分、物理性能及结构相同的并与其他部分有界面分开的部分。13 组织：用肉眼或用放大镜、显微镜

3、观察到的具有独特微观形貌特征的部分。14 固溶体： 由两种组元相互溶解后组成的仍保留其中一组元晶格类型的新物质。15 置换固溶体：溶质原子部分取代溶剂晶格上的原子所形成的固溶体。16间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂晶格之中形成的固溶体。只能形成有限固溶体。17固溶强化：由于溶质原子的溶入而产生的晶格畸变，使固溶体的强度、硬度提高的现象，称固溶强化。18金属间化合物：合金组元间发生相互作用而形成的一种具有金属特性的物质。金属化合物的晶格类型和性能完全不同于作任一组元，熔点高、硬度高、脆性大，主要作强化相用。19合金相图： 表明在平衡条件下，合金的组成 相和温度、成分之间关系的简明图解。20 同素异构

4、转变：少数金属在结晶后的固态下，晶格类型随温度(或压力)变化的特性。纯铁具有同素异构转变的特征，是钢铁材料能够通过热处理改善性能的重要依据，21 热处理：将固态金属或合金，通过不同方式的加热、保温和冷却，以获得所需组织结构与性能的工艺方法22 退火：将钢加热、保温，然后(随炉冷却或埋入灰中)缓慢冷却。目的：降低硬度，便于机加工；细化晶粒，提高塑性和韧性；消除应力。包括：低碳钢：完全退火、中碳高：球化退火。23 正火：将钢加热到Ac3 线以上3050(亚共析钢)或Accm以上3050(过共析钢)，保温后在空气中冷却。应用：(1)取代部分完全退火；(2)用于普通结构件的最终热处理；(3)用于过共析

5、钢，减少或消除网状二次渗碳体，为球化处理作准备。24淬火：将钢加热到Ac3或Ac1线以上3050，保温后在淬火介质中快速冷却(-Fe向a-Fe同素异晶转变)，以获得马氏体(M)组织(碳在-Fe中的严重过饱和固溶体)。25冷处理：是指工件淬火冷却到室温后，继续在一般制冷设备或低温介质中冷却的工艺。冷处理的主要目的是消除和减少残余奥氏体，稳定工件尺寸，获得更多的马氏体。如量具、精密轴承、精密丝杠、精密刀具等。26 淬透性：是指在规定条件下钢试样淬硬深度和硬度分布表征的材料特性。27 淬硬性：是钢在理想条件下淬火所能达到的最高硬度来表征的材料特性28回火：将钢重新加热到Ac1 线以上某温度，保温后冷

6、却的热处理工艺。目的：消除淬火内应力，降低脆性，防止产生裂纹。29 表面热处理：是指为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。30钢的化学热处理：将钢件置于一定温度的活性介质中保温，使一种或几种元素渗入它的表面，改变其化学成分和组织，达到改进表面性能，满足技术要求的热处理工艺。包括：渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、渗铝等。31 表面工程：是指零件表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况，以获得所需要的表面性能的系统工程。32 喷丸：利用高速喷射的砂丸或铁丸，对工件表面进行撞击，使之产生形变硬化层并引进

7、残余压应力，以提高零件的部分力学性能和改变表面状态的工艺方法。33合金结构钢：是指低碳(WC0.20%)、低合金(合金元素总量3%)，具有高的屈服强度、良好的韧性和塑性，其屈服强度比碳钢提高30%50%以上，被广泛用于桥梁、船舶、车辆、建筑、锅炉、高压容器、输油输气管通等。34 调质钢：是指具有高的强度和良好的塑性与韧性，常用于制造一些要求具有良好综合力学性能的重要零件、如轴类、齿轮等的钢。碳含量0.30.5%，并含有一种或几种合金元素，具有较低或中等的合金化程度。钢中合金元素的作用主要是提高钢的淬透性和保证零件在高温回火后获得预期的综合性能。35 渗碳钢：是指表面具有高的硬度、耐磨性和接触疲

8、劳强度，心部具有较高的强度和足够的韧性，如汽车、拖拉机上的变速箱齿轮，内燃机上的凸轮、活塞销和部分量具等的钢。其成分特点是低的含碳量，一般为0.1%0.25%；主要合金元素有Ni、Cr、Mn等，辅助合金元素有W、Mo、V、Ti等。36弹簧钢：是指有高的抗拉强度、高的屈强比和高的疲劳强度，还有较好的淬透性和低的脱碳敏感性，在冷热状态下容易卷绕成型的钢。碳素弹簧钢的碳含量（质量分数）一般在0.62%-0.90%。按照其锰含量又分为一般锰含量（质量分数） (0.50%-0.80%）如65、70、85和较高锰含量（质量分数） (0.90-1.20%），如65Mn两类。合金弹簧钢是在碳素钢的基础上，通过

9、适当加入一种或几种合金元素来提高钢的力学性能、淬透性和其他性能，以满足制造各种弹簧所需性能的钢。37 铸铁：含碳量在2以上的铁碳合金。工业用铸铁一般含碳量为24。碳在铸铁中多以石墨形态存在，有时也以渗碳体形态存在。除碳外，铸铁中还含有13的硅，以及锰、磷、硫等元素。合金铸铁还含有镍、铬、钼、铝、铜、硼、钒等元素。38有色金属：是指非铁金属及其合金。有色金属分为普通有色金属，包括铜、铝、锌、锡、锑、镍、镁等；稀有有色金属，包括钛、钨、稀土等。39铸造工艺：是指应用铸造有关理论和系统知识生产铸件的技术和方法。包括造型材料制备、造型、制芯、金属熔炼、浇注和凝固控制等。40铸造工艺图：是指在将要铸造的

10、零件图上，用标准规定的红、蓝色线条及符号表示出相应内容的图样，是铸造行业所特有的一种图样。41金属塑性成形：利用金属在外力作用下所产生的塑性变形，来获得具有一定形状、尺寸和力学性能的原材料、毛坯或零件的生产方法，也称为压力加工。42滑移：晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对滑移。43孪晶：晶体的一部分相对另一部分沿一定的晶面发生相对转动。44 焊接：是指一种永久性不可拆卸的连接金属材料的工艺方法。或者是指一种以加热方式接合金属或其他热塑性材料如塑料的制造工艺及技术。金属的焊接，按其工艺过程的特点分有熔焊,压焊和钎焊三大类。45切削加工：是指利用切削刃具与工件间的相对运动，使切削刃具从毛

11、坯(工件)表面去除多余的材料层，以获得符合设计要求的工件或零件的加工方法。46积屑瘤：是指在一定范围的切削速度下切削塑性金属时，由于切屑和前刀面的剧烈摩擦，使切屑底部的一部分金属因一定的温度和压力作用下被阻滞，继而粘结在工作刃附近，形成积屑瘤。47精密加工：是指加工精度达1-0.1m，表面粗糙度值Ra达0.1-0.01m的加工技术。包括：精整加工和光整加工。48 特种加工：是指将电、磁、声、光等物理能量、化学能量或其组合直接施加在被除数加工部位上，从而使材料被去除、变形或改变性能的加工方法。49机械加工工艺过程：是指采用机械加工方法，改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为产品零件的过程。规

12、定零件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。50工艺过程：是指在生产过程中，直接改变原材料(毛坯)的形状、尺寸、性能，使之变为成品的过程。51工序：是指一个(组)工人在同一工作地点(机床)，对一个(组)工件连续完成的那部分工艺过程。52 生产过程是指由原材料制成各种零件，并装配成机器的全过程。原材料的运输、保管，生产准备、毛坯制造、机械加工、装配、检验、试车、油漆、包装等。53 单件生产：是指单个地制造不同结构或不同尺寸的产品，少重复或不重复的生产。54成批生产：是指成批制造相同的工件，生产呈周期性的重复。按批量分为大批、中批和小批生产55机械加工工艺规程：规定零件制造工艺过

13、程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。56设计基准：在零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准，称为设计基准。例如轴套零件，各外圆和内孔的设计基准是零件的轴心线，端面A是端面B、C的设计基准，内孔的轴线是外圆径向跳动的基准。57工艺基准：零件在加工、检测和装配中所用的基准。工艺基准又可进一步分为：工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。一、 回答问题1晶体缺陷有哪些，对材料有哪些影响?答：晶体缺陷有：点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷。其实正是有了缺陷金属材料才能有着我们需要的良好的使用性能，比如，位错（线缺陷）的滑移和孪生是我们晶体材料能够变形的主要原因。没有位错晶体几乎没法变形（建议百

14、度晶须），但是位错密度太大又会阻碍变形。固溶强化能显著提高金属的强度和硬度，主要就是因为存在着点缺陷（置换原子和间隙原子）。2二元合金相图表达了合金的什么关系? 答：合金相图又称合金平衡图或合金状态图，它表示平衡状态下合金系中不同成分合金同温度下由哪些平衡相(或组织)组成，以及合金相之间平衡关系的图形。根据合金相图，不仅可以看到不同成分的合金在室温下平衡组织，而且还可以了解它以极缓慢冷却速度冷却到室温所经历的各种相变过程，同时相图还能预测合金性能的变化规律。3钢和铁在成分和组织上有什么主要区别?磷和硫作为钢铁的一般杂质时，对钢铁性能有什么影响? 答：成分：理论上，铸钢是含碳小于2.11%的铁-

15、碳合金；（实际中小于0.7%）；铸铁是含碳大于2.11%小于6.69%的铁-碳合金。组织： 铸钢在常温下由不同比例的铁素体、渗碳体组成。铸铁在常温下由不同比例的莱氏体及石墨组成。磷（p）:一般来说，磷是钢中的有害元素。它来源于矿石和生铁等炼钢原料。磷能提高钢的强度，但使塑性和韧性降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧上升，即提高钢的冷脆性（低温变脆）。由于磷的有害影响，同时考虑到磷有较大的偏析，因而对其含量要严格的控制。但是在含碳量比较低的钢种中，磷的冷脆危害比较小。在这种情况下，可以用磷来提高钢的强度，如鞍钢生产的高强度钢就需要加入磷。另外，在适当的情况下，还利用磷的其他一些有益作用，如增加钢的

16、抗大气腐蚀能力，如集装箱用钢；提高磁性，如电工硅钢；改善钢材的易切削加工性，减少热轧薄板的粘结等。硫（S）:一般来说，硫是有害元素，它主要来自于炼铁、炼钢时加入的原材料和燃烧产物，二氧化硫。硫最大的为危害是引起钢在热加工时开裂，即产生所谓的热脆。硫能提高钢材的切削加工性，这是硫的有益作用。4 现有低碳钢齿轮和中碳钢齿轮各一只，为了使齿轮表面具有高的硬度和耐磨性，问各应进行什么热处理?比较热处理后它们在组织与性能上的异同点。答：低碳钢齿轮，采用渗碳后淬火的处理方式即可强化齿面；中碳钢齿轮可以做氮化处理再淬火，或者直接用中高频加热表面淬火的方式强化（视具体材质和模数大小而变）。低碳钢渗碳淬火后表面

17、强度和耐磨性显著提高，心部保留一较高抗冲击性能；渗碳淬火层为细马氏体组织，心部基体为铁素体、珠光体类型的平衡组织。中碳钢氮化处理后表层应为少量化合物与扩散层组成的渗层组织，心部则为调制处理的回火索氏体组织（或有少量游离铁素体）。5何谓过冷度？为什么结晶需要过冷度？它对结晶后晶粒大小有何影响？答：过冷度即为：熔融金属平衡状态下的相变温度与实际相变温度的差值。纯金属的过冷度等于其熔点与实际结晶温度的差值，合金的过冷度等于其相图中液相线温度与实际结晶温度的差值。 每一种物质都有自己的平衡结晶温度或者称为理论结晶温度，但是，在实际结晶过程中，实际结晶温度总是低于理论结晶温度的，这种现象称为过冷现象，两

18、者的温度差值被称为过冷度。过冷度的大小与冷却速度密切相关，冷却速度越快，实际结晶温度就越低，过冷度就越大；反之冷却速度越慢，过冷度就越小，实际结晶温度就更接近理论结晶温度。 连续冷却时候，冷却速度的高低影响相变时过冷度的大小。正是过冷度的大小影响组织形貌和结晶类型。缓慢冷却时候，合金在不大的过冷度下就发生了相变。这时候只能结晶析出石墨。过冷度足够大冷却速度足够快时候，就会析出渗碳体。过冷度越大，晶粒越细小。6钢在加热时组织转变实质是什么？加热温度与加热速度对珠光体转变成奥氏体有何影响？答：亚共析钢加热到温度高于临界点Ac1(PSK线)后，珠光体转变成奥氏体，即形成铁素体+奥氏体组织。温度继续升

19、高，则铁素体逐渐溶于奥氏体内，而当温度达到临界点Ac3(GS线)时，则钢的组织将完全是奥氏体。共析钢加热时，当温度达到临界点Ac1(PSK线)时，即完成珠光体向奥氏体的全部转变。过共析钢加热时，将发生与亚共析钢相似的转变，只是其过剩相不是铁素体，而是渗碳体。而且当温度达到临界点，Accm(SE线)时，渗碳体将全部溶解于奥氏体。加热温度与加热速度对珠光体转变成奥氏体是有影响的。加热温度愈高，由珠光体转变成奥氏体及成分均匀化的总时间愈短，或者说转变速度愈快；加热速度愈快，珠光体向奥氏体开始转变的温度愈高。7钢在奥氏体化后的冷却方式有哪两种？影响淬透性的因素有那些?答：奥氏体化后的冷却方式通常有两种

20、：等温处理和连续冷却。等温转变是指将奥氏体化的钢件迅速冷却至Ar1以下某一温度并保温，使其在该温度下发生组织转变，然后再冷却至室温；连续冷却则是将奥氏体化的钢件连续冷却至室温，并在连续冷却过程中发生组织转变。影响淬透性的因素有：（1）化学成分C曲线距纵坐标愈远淬透性愈好，合金钢的淬透性比碳钢好，因为除Co、Al外的大多数合金元素都使C曲线右移；（2）奥氏体化的条件加热温度越高，保温时间越长，所形成的奥氏体晶粒也就越粗大，淬透性增加。8什么是正火？主要应用有哪些？答：正火是将钢加热到Ac3 线以上3050(亚共析钢)或Accm以上3050(过共析钢)，保温后在空气中冷却。应用：(1)取代部分完全

21、退火；(2)用于普通结构件的最终热处理；(3)用于过共析钢，减少或消除网状二次渗碳体，为球化处理作准备。9什么是退火？主要应用有哪些？答：退火是将钢加热、保温，然后(随炉冷却或埋入灰中)缓慢冷却。应用：降低硬度，便于机加工；细化晶粒，提高塑性和韧性；消除应力，包括：低碳钢：完全退火、中碳高：球化退火。10什么是回火？回火目的及几类？答：回火是将钢重新加热到Ac1 线以上某温度，保温后冷却的热处理工艺。目的：消除淬火内应力，降低脆性，防止产生裂纹。(1) 低温回火(150250)：回火后得到回火马氏体，降低淬火钢的内应力和脆性，并保持高硬度(HRC5664)和耐磨性。如模具、刃具等(2) 中温回

22、火(350500)：回火后得到回火托氏体，组织特征为细粒状渗碳体分布在针状铁素体基体上。使钢获得高弹性，并保持较高硬度(3550HRC)和一定的韧性。如弹簧、锻模等(3) 高温回火(调质处理)(500650)：回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小球状碳化物（包括渗碳体）的复相组织。硬度HRC2035，强度及韧性等综合性能较好。如连杆、曲轴、齿轮等。11 什么是高锰钢？为什么说高锰钢的热处理工艺对性能影响很重要？答：高锰钢是含锰量在1%以上碳素钢，高锰钢是典型的抗磨钢，高锰钢的铸态组织通常是由奥氏体、碳化物和珠光体所组成，有时还含有少量的磷共晶。碳化物数量多时，常在晶

23、界上呈网状出现。因此铸态组织的高锰钢很脆，无法使用，需要进行固溶处理。通常使用的热处理方法是固溶处理，即将钢加热到10501100，保温消除铸态组织，得到单相奥氏体组织，然后水淬，使此种组织保持到常温。热处理后钢的强度、塑性和韧性均大幅度提高，所以此种热处理方法也常称为水韧处理。 高锰钢最重要的特点是在强烈的冲击、挤压条件下，表层迅速发生加工硬化现象，使其在心部仍保持奥氏体良好的韧性和塑性的同时硬化层具有良好的耐磨性能。这是其它材料所不及的。11为什么灰铸铁需要做孕育处理？答：灰铸铁的力学性能在很大程度上取决于其显微组织。未经孕育处理的灰铸铁，显微组织不稳定、力学性能低下、铸件的薄壁处易出现白

24、口。为保证铸件品质的一致性，孕育处理是必不可少的。铸铁孕育处理所用的孕育剂，加入量很少，对铸铁的化学成分影响甚小，对其显微组织的影响却很大，因而能改善灰铸铁的力学性能，对其物理性能也有明显的影响。良好的孕育处理有以下作用：消除或减轻白口倾向；避免出现过冷组织；减轻铸铁件的壁厚敏感性，使铸件薄、厚截面处显微组织的差别小，硬度差别也小；有利于共晶团生核，使共晶团数增多；使铸铁中石墨的形态主要是细小而且均匀分布的A型石墨，从而改善铸铁的力学性能。12常用铸造合金熔炼设备有哪些？各有何特点？答：常用的铸造合金的熔炼设备有冲天炉、电炉、电弧炉以及坩埚炉等。熔炼铸铁常用的设备是冲天炉，在冲天炉内，同时进行

25、着底焦的燃烧、热量的传递和冶金反应 3个重要过程。由于炉气、焦炭和炉渣的作用，熔化后的金属成分也发生一定的变化；熔炼铸钢常用的是电弧炉和感应电炉，电弧炉是利用电极电弧产生的高温熔炼矿石和金属的电炉，气体放电形成电弧时能量很集中，弧区温度在3000以上，因此，能有效地除去硫、磷等杂质，可冶炼不同钢。感应电炉是利用物料的感应电热效应而使物料加热或熔化的电炉，主要用于钢、铜、铝和锌等的加热及熔铸，加热快，烧损少；熔炼铝合金常用的是电加热的坩埚炉，以电流通过导体所产生的焦耳热为热源的电炉，主要用于铝和锌等的加热及熔铸。13.什么叫自由锻？有哪几种基本工序？答：利用一般简单的通用工具，或直接在锻造设备的

26、上下砧之间进行锻压，使坯料产生塑性变形而获得锻件的加工方法。自由锻的基本工序有镦粗、延伸、错开、冲孔、切割、弯曲、扭转等。镦粗。变形时减少锭或坯的长度，增大其横截面，可生产叶轮、齿轮和圆盘等锻件。延伸。减小坯的横截面，增加其长度，如生产轴、锻坯等。错开。使坯料的一部分对另一部分作相对的位移，互相错开，轴心线仍相互平行，多用于曲轴的生产。冲孔。在坯料上冲全通孔或半通孔。切割。将坯料切成几部分，如切去钢锭的冒口和底部的余料。弯曲。按工件要求把坯料各部分沿轴线弯曲成各种角度。扭转。使坯料的一部分对另一部分绕同一轴线转一定角度，多用于生产拐曲轴。14什么叫焊条电弧焊？焊条的选用原则是什么？答：以手工操

27、纵焊条，利用焊条与工件之间产生的电弧将焊条和工件局部加热到熔化状态，焊条端部熔化后的熔滴和熔化的母材融合一起形成熔池，随着电弧向前移动，熔池液态金属逐步冷却结晶，最终形成焊缝的一种焊接方法。焊条的选用原则有：同种钢材焊接时：普通结构钢适用等强度原则，合金结构钢适用同成分原则；承受载荷和冲击载荷的焊件应保证焊缝金属具有较高的冲击韧性和塑性，接触腐蚀介质的焊件应选用不锈钢类焊条或其他耐腐蚀焊条；结构形状复杂、厚大焊件应选用抗裂性能好的碱性低氢焊条；在满足使用性能要求时应选用工艺性好的酸性焊条异种钢焊接时：碳钢+低合金钢(或低合金钢+低合金高强钢)可按强度较低的钢材来选用焊条；低合金钢+奥氏体不锈钢

28、应选用相应的专用焊条；不锈复合钢板应选用相应成分的奥氏体不锈钢焊条15刀具切削部分的组成要素有哪些?刀具材料必须具备哪些性能?答：切削部分的组成：前刀面：具上切屑流过的表面。后刀面 ： 分主后刀面和副后刀面。与过渡表面相对的刀面称主后刀面，与已加工表面相对的刀面叫副后刀面主切削刃 ： 前刀面和主后刀面的相交部位，担负主要切削工作。副切削刃：前刀面和副后刀面的相交部位，配合主切削刃完成少量的切削工作。刀尖：主切削刃和副切削刃的联结部位。为了提高刀具强度将刀尖磨成圆弧型或直线型过渡刃。一般硬质合金刀尖圆弧半径r=0.51mm。对刀具切削部分材料应具备的切削性能要求：1.硬度要高，其硬度要远大于被加

29、工材料；2.红硬性要高；3.耐磨性要好；4.加工工艺性要好。16切屑的种类有哪些，其变形规律如何?答：切屑的种类有带状切屑，用较大的 g0 、 较高的 v、较小的 f加工塑性材料时易见；节状切屑，用较小的 g0 、较低的 v 、较大的 f、粗加工中等硬度的塑性材料时易见；崩碎状切屑，切削黄铜或铸铁等脆性材料时易见。17车削加工的工艺特点是什么？主要适于加工何种表面?答：就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。18什么叫“六点定位原则”? 工件的定位方式有几种？工件在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直角坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度 。因此，要完全确定工件的位置，就必须消除这六个自由度，通常用六个支承点